KR102534076B1

KR102534076B1 - 증착 장치 및 증착 방법

Info

Publication number: KR102534076B1
Application number: KR1020180001123A
Authority: KR
Inventors: 김정곤; 기성훈; 장철민; 허명수
Original assignee: 삼성디스플레이 주식회사
Priority date: 2018-01-04
Filing date: 2018-01-04
Publication date: 2023-05-19
Also published as: US20190206659A1; KR20190083683A; US11075059B2

Abstract

증착 장치가 개시된다. 본 발명에 따른 증착 장치는, 개폐 밸브가 설치되며, 챔버 내부로 소스가스와 혼합가스를 선택적으로 공급하는 성막가스 공급부; 챔버 내부로 세정가스를 공급하는 세정가스 공급부; 상기 소스가스와 상기 세정가스를 공급하는 제1 증착헤드와 상기 소스가스, 상기 혼합가스 및 상기 세정가스를 공급하는 제2 증착헤드를 포함하는 증착헤드; 상기 세정가스와 잔존된 소스가스와 혼합가스를 상기 챔버 외부로 배기하는 배기부; 및 상기 제1 증착헤드와 상기 제2 증착헤드 중 적어도 어느 하나의 증착헤드에 상기 세정가스를 공급하기 위하여 개폐되는 세정가스 밸브부;를 포함한다.

Description

증착 장치 및 증착 방법{DEPOSITION APPARATUS AND METHOD USING THE SAME}

본 발명은 증착 장치 및 증착 방법에 관한 것이다.

반도체 분야 또는 디스플레이, 태양전지 분야에서는 다양한 종류의 박막(Thin film)이 형성되는데, 이러한 박막 형성 과정은 증착(Deposition) 공정과 포토리소그래피(photolithography) 공정을 통해 구현될 수 있다.

이때, 주로 이용되는 박막 증착 방법으로는 크게 원자층 증착법(atomic layer deposition: ALD)과 화학 반응을 이용한 화학기상 증착법(CVD: chemical vapor deposition)으로 나눌 수 있다.

원자층 증착법은 기체 상태의 소스가스(source gas)를 순차적(sequentially)으로 주입/배기시킴으로써, 기판 상에 원자 크기 수준(order of an atomic size)의 박막을 형성시키는 것이다.

화학기상 증착법은 증착하고자 하는 증착물질을　가스 형태로 기판 표면으로 이동시켜 가스의 반응을 이용하여 기판 표면에 박막을 증착시키는 방법이다.

최근에는 제1 소스가스를 공급하는 제1 노즐과 제2 소스가스를 공급하는 제2 노즐을 포함하는 제1 증착헤드에서 원자층 증착법을 이용하여 박막을 형성하고, 제2 증착헤드에서 화학기상 증착법을 이용하여 박막을 형성하는 Hybrid 방식의 증착 장치가 개발되고 있다.

상기 Hybrid 방식에서는 각 노즐을 모두 세정(cleaning)하는 대신 제2 증착헤드에서 In situ-Cleaning를 수행하였다. 이 경우, 제2 증착헤드의 세정가스를 제1 증착헤드로 이동시켜 제1 증착헤드의 세정을 수행한다.

그러나, 상기 방식을 적용하면, 제1 노즐의 세정을 수행하는데 많은 시간이 소요되고, 제2 노즐을 세정할 수 없다.

또한, 증착 과정에서 분말 상태의 증착물질이 유출되거나, 이동 중인 소스가스 중 일부가 공급관 또는 노즐 내부에 쌓이는 현상이 발생될 수 있으며, 이러한 파티클(particle)들은 소스가스 유량의 균일도를 저하시킬 수 있고, 밸브로 들어가 밸브 막힘 현상을 초래할 수 있을 뿐만 아니라, 기판 상에서 증착되는 박막을 오염시킬 수 있다.

대한민국 공개특허 제10-2009-0013286(2009.02.05.)

본 발명은 전술한 종래기술의 문제점을 해소하기 위해 안출된 것으로, 각 증착헤드를 선택적으로 세정하면서도 증착헤드의 각 노즐을 세정할 수 있는 증착 장치 및 증착 방법을 제공하기 위한 것이다.

상기와 같은 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 증착 장치는, 개폐 밸브가 설치되며, 챔버 내부로 소스가스와 혼합가스를 선택적으로 공급하는 성막가스 공급부; 챔버 내부로 세정가스를 공급하는 세정가스 공급부; 상기 소스가스와 상기 세정가스를 공급하는 제1 증착헤드와 상기 소스가스, 상기 혼합가스 및 상기 세정가스를 공급하는 제2 증착헤드를 포함하는 증착헤드; 상기 세정가스와 잔존된 소스가스와 혼합가스를 상기 챔버 외부로 배기하는 배기부; 및 상기 제1 증착헤드와 상기 제2 증착헤드 중 적어도 어느 하나의 증착헤드에 상기 세정가스를 공급하기 위하여 개폐되는 세정가스 밸브부;를 포함한다.

상기 세정가스 밸브부는, 제1 증착헤드로의 세정가스의 공급여부를 결정하는 제1 세정가스 밸브; 및 제2 증착헤드로의 세정가스의 공급여부를 결정하는 제2 세정가스 밸브;를 포함한다.

상기 제1 증착헤드는, 제1 소스가스 및 세정가스를 공급하는 제1 노즐; 및

제2 소스가스를 공급하는 제2 노즐;을 포함한다.

상기 제2 증착헤드는, 상기 혼합가스 및 상기 세정가스를 공급하는 제3 노즐을 포함한다.

상기 제1 증착헤드와 제2 증착헤드 사이에 배치되어 커튼 가스를 공급하는 제1 커튼 노즐을 더 포함된다.

상기 제1 증착헤드는 상기 제1 노즐과 상기 제2 노즐 사이에 배치되어 커튼 가스를 공급하는 제2 커튼 노즐을 더 포함한다.

상기 배기부는, 상기 제1 노즐에 인접한 제1 배기부; 상기 제2 노즐에 인접한 제2 배기부; 및 상기 제2 증착헤드에 인접한 제3 배기부;를 포함한다.

상기 세정가스 밸브부는 제1 증착헤드와 상기 제2 증착헤드 중 어느 하나의 증착헤드에 상기 세정가스를 선택적으로 공급하기 위하여 개폐된다.

상기 세정가스 밸브부는, 상기 제1 증착헤드와 상기 제2 증착헤드에 상기 세정가스를 동시에 공급하기 위하여 개방된다.

상기 제1 증착헤드의 제1 노즐이 상기 세정가스를 공급하기 위하여 개방되는 경우, 상기 제1 배기부만이 개방되거나, 제1 및 제2 배기부 모두 개방된다.

상기 제2 증착헤드의 제3 노즐이 상기 클리닝 가스를 공급하기 위하여 개방되는 경우, 상기 제3 배기부가 개방된다.

상기 제1 증착헤드의 제1 노즐 및 제2 증착헤드의 제3 노즐이 상기 세정가스를 공급하기 위하여 동시 개방되는 경우, 상기 제2 배기부가 개방된다.

전술한 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 증착 방법은, 소스가스와 세정가스를 공급하는 제1 증착헤드와 상기 소스가스, 혼합가스 및 상기 세정가스를 공급하는 제2 증착헤드를 포함하는 증착헤드를 통해 피처리체를 성막 처리하는 증착 방법으로서, 소스가스의 공급에 의해 성막하는 방법과 혼합가스 공급에 의해 성막하는 방법 중 어느 하나의 방법을 선택하는 단계; 상기 소스가스의 공급에 의해 성막하는 방법이 선택되면, 소스가스를 주입하여 상기 피처리체를 성막 처리하는 단계; 및 세정가스를 공급하여 세정하는 단계;를 포함하며, 상기 성막 처리하는 단계는, 가스 공급부에 설치된 개폐 밸브를 열고 상기 제1 소스가스를 주입하는 제1 주입단계; 및 가스 공급부에 설치된 개폐 밸브을 열고 상기 제2 소스가스를 주입하는 제2 주입단계;를 포함하고, 상기 세정하는 단계는, 상기 제1 및 제2 주입단계가 각각 진행되는 중 또는 후에 세정가스 밸브부를 열어 세정가스를 주입하는 단계; 및 배기부를 열어 잔존된 제1 및 제2 소스가스를 제거하면서 증착헤드를 세정하는 단계;를 포함한다.

상기 제1 주입단계에서 상기 제1 소스가스는 제1 증착헤드의 제1 노즐로 공급되고, 상기 제2 주입단계에서 상기 제2 소스가스는 제1 증착헤드의 제2 노즐로 공급된다.

상기 제1 주입단계에서, 상기 제1 소스가스는 제1 증착헤드의 제1 노즐로 공급되고, 상기 제2 주입단계에서 상기 제2 소스가스는 제2 증착헤드의 제3 노즐로 공급된다.

상기 세정하는 단계에서, 상기 제1 증착헤드의 제1 노즐이 상기 세정가스를 공급하기 위하여 개방되는 경우, 상기 제1 배기부만이 개방되거나, 제1 및 제2 배기부 모두 개방된다.

상기 세정하는 단계에서, 제1 및 제3 노즐 중 적어도 어느 하나의 노즐로 상기 세정가스가 공급되기 위하여 개방되는 경우, 상기 제1 노즐에 인접한 제1 배기부와 상기 제3 노즐에 인접한 제3 배기부 중 적어도 어느 하나가 개방된다.

상기 혼합가스의 공급에 의해 성막하는 방법이 선택되면, 혼합가스를 주입하여 상기 피처리체를 성막 처리하는 단계; 및 세정가스를 공급하여 챔버 내부를 세정하는 단계;를 더 포함한다.

상기 혼합가스는 제2 증착헤드의 제3 노즐을 통해 공급된다.

상기 세정하는 단계에서, 제2 세정가스 밸브를 열어 상기 제3 노즐로 상기 세정가스가 공급되며, 제3 노즐에 인접한 제3 배기부를 열어 잔존하는 혼합가스를 제거하면서 상기 제3 노즐을 세정한다.

본 발명에 따르면, 오염이 예상되는 부분만을 선택하여 집중적으로 세정함으로써 공정시간을 단축시킬 수 있으며, 각 증착헤드에 세정가스를 동시에 공급하고 제2 배기구를 개방함으로써 제2 노즐을 집중적으로 세정할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 증착 장치를 나타내는 블록도,
도 2는 본 발명에 따른 증착 장치를 나타내는 단면도,
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 증착 장치를 나타내는 단면도,
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 증착 장치를 나타내는 단면도,
도 5는 본 발명의 제3 실시예에 따른 증착 장치를 나타내는 단면도이다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 따라서, 몇몇 실시예에서, 잘 알려진 공정 단계들, 잘 알려진 소자 구조 및 잘 알려진 기술들은 본 발명이 모호하게 해석되는 것을 피하기 위하여 구체적으로 설명되지 않는다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.

도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 또한, 본 명세서에서 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 이러한 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되는 것은 아니다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소들로부터 구별하는 목적으로 사용된다.

다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않은 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.

이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명을 보다 상세하게 설명한다. 이하의 도면들에서 동일한 참조부호는 동일한 구성요소를 가리킨다.

도 1은 본 발명에 따른 증착 장치를 나타내는 블록도이고, 도 2는 본 발명에 따른 증착 장치를 나타내는 단면도이며, 도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 증착 장치를 나타내는 단면도이며, 도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 증착 장치를 나타내는 단면도이며, 도 5는 본 발명의 제3 실시예에 따른 증착 장치를 나타내는 단면도이다.

본 발명에 따른 증착 장치(100)는, 성막가스 공급부(110), 세정가스 공급부(120), 증착헤드(130), 세정가스 밸브부(140), 배기부(150), 커튼 가스 공급부(160)를 포함한다.

성막가스 공급부(110)는 개폐 밸브(115)에 의해 개폐되어, 챔버 내의 피처리체를 성막하기 위해 소스가스와 혼합가스를 선택적으로 공급하는 것이다.

개폐 밸브(115)는 중앙 제어유닛(central control unit, CCU)에 의해 제어되어 챔버 내부에서 진행되는 공정의 진행 순서에 맞게 개폐가 조절될 수 있다.

성막가스 공급부(110)는 소스가스를 공급하기 위한 제1 성막가스 공급부(110a)와 혼합가스를 공급하는 제2 성막가스 공급부(110b)를 포함한다.

제1 성막가스 공급부(110a)는 제1 공급 배관(111a)에 의해 제1 노즐(131)과 제2 노즐(132)를 포함하는 제1 증착헤드(130a)로 연결된다. 또한, 제2 성막가스 공급부(110b)는 제2 공급 배관(111b)에 의해 제3 노즐(133)을 포함하는 제2 증착헤드(130b)로 연결된다.

본 발명에 따른 증착 장치(100)는 원자층 두께의 미세 패턴을 매우 균일하게 형성할 수 있는 원자층 증착 방법(atomic layer deposition; ALD)과 화학반응을 이용하는 화학 기상 증착법(chemical vapor deposition; CVD)이 선택적으로 적용되는 하이브리드(Hybrid) 증착 장치이다.

원자층 증착 방법(ALD)은, 하나의 소스가스를 프로세스 챔버 내로 주입하여 이를 기판에 물리적으로 흡착시킨 후, 나머지 가스는 퍼지(purge)하여 제거한 후, 다시 다른 소스가스를 주입하여 증착을 실시하는 방법이다.

예를 들어, 두 가지 소스가스를 이용하여 원자층을 형성하는 경우의 공정은, 챔버 내에 제1 소스가스를 주입하여 기판상에 제1 소스가스에 의한 원자층을 증착한 뒤, 챔버 내에 세정가스를 주입하여 증착되지 않은 제1소스 가스를 반응 챔버로부터 제거한다. 이후, 챔버 내에 제2 소스가스를 주입하여 제2 소스가스에 의한 원자층을 증착한 뒤, 챔버 내에 세정가스를 주입하여 증착되지 않은 제2 소스가스를 챔버로부터 제거하여, 제1 소스가스에 의한 원자층과 제2 소스가스에 의한 원자층이 서로 결합하여 원하는 성질을 가진 박막을 형성하는 것이다.

도 3과 같이 본 발명의 제1 실시예에 따르면, 증착 장치(100)는 제1 성막가스 공급부(110a)에서 제1 소스가스와 제2 소스가스를 순차적으로 공급할 수 있다.

제1 소스가스는 제1 소스가스 공급라인으로 공급되어 제1 노즐(131)을 통해 배출될 수 있으며, 제2 소스가스는 제1 소스가스 공급라인과 별도로 형성된 제2 소스가스 공급라인으로 공급되어 제2 노즐(132)을 통해 배출될 수 있다.

또한, 제1 성막가스 공급부(110a)에서 제1 소스가스와 제2 소스가스를 개폐밸브(115a)에 의해 순차적으로 공급할 수 있다.

이 경우, 제2 성막가스 공급부(110b)는 화학 기상 증착을 위한 혼합가스를 제2 증착헤드(130b)의 제3 노즐(133)을 통해 공급할 수 있다.

즉, 원자층 증착 공정(atomic layer deposition; ALD)과 화학반응을 이용하는 화학 기상 증착 공정(chemical vapor deposition; CVD)이 동시에 진행되는 경우, 제1 성막가스 공급부(110a)에서 제1 증착헤드(130a)로 소스가스를 공급함으로써 원자층 증착 공정을 수행하고, 제2 성막가스 공급부에서 제2 증착헤드(130b)로 혼합가스를 공급함으로써 화학 기상 증착 공정을 수행할 수 있다.

또한, 원자층 증착 공정(atomic layer deposition; ALD)과 화학반응을 이용하는 화학 기상 증착 공정(chemical vapor deposition; CVD) 중 어느 하나의 공정만이 수행될 수 있음은 물론이다.

도 4와 같이 본 발명의 제2 실시예에 따르면, 증착 장치(100)는 제2 성막가스 공급부(110b)에서 제2 증착헤드(130b)로 혼합가스를 공급함으로써 화학 기상 증착 공정만을 수행할 수 있다.

도 5와 같이, 본 발명의 제3 실시예에 따르면, 증착 장치(100)는 제1 성막가스 공급부(110a)에서 제1 소스가스를 공급하고, 제2 성막가스 공급부(110b)에서 제2 소스가스를 순차적으로 공급할 수 있다.

이 경우, 제1 소스가스는 제1 증착헤드(130a)로 공급되고, 제2 소스가스는 제2 증착헤드(130b)로 공급된다. 즉, 증착 장치 전체를 원자층 증착 방법(ALD)으로 사용하는 것이다.

세정가스 공급부(120)는 챔버 내부로 세정가스를 공급하는 것이다.

세정가스 공급부(120)는 Remote Plasma Source(RPS)로서, 세정가스를 제1 노즐(131) 및 제3 노즐(133)에 선택적으로 공급하는 것이다.

세정가스 공급부(120)는 세정가스 공급탱크(121), 세정가스 공급탱크에 연결된 세정가스 공급배관(123), 제1 세정가스 밸브(141)에 연결된 제1 연결관(125), 제2 세정가스 밸브(143)에 연결된 제2 연결관(127)을 포함한다.

세정가스 공급부(120)에서 공급된 세정가스는 세정가스 밸브부(140)의 개폐동작에 의해 제1 노즐(131)에 공급되거나, 제3 노즐(133)에 공급되거나, 제1 및 제3 노즐(131, 133)에 동시에 공급될 수 있다.

증착헤드(130)는 피처리체에 성막 재료(소스가스, 혼합가스)를 공급하거나, 세정가스를 공급한다.

제1 증착헤드(130a)는 제1 소스가스 및 세정가스를 토출하는 제1 노즐(131)과 제2 소스가스를 토출하는 제2 노즐(132)을 포함한다.

제2 노즐(132)은 제1 노즐(131)의 일측에 형성된 일측 노즐(132a)과 제1 노즐(131)의 타측에 형성된 타측 노즐(132b)을 포함할 수 있으나, 피처리체의 크기에 따라 3개 이상 혹은 1개로 형성될 수 있다.

또한, 제2 증착헤드(130b)는 혼합가스를 토출하거나 세정가스를 토출하는 제3 노즐(133)을 포함한다.

이때, 제1 증착헤드(130a)와 제2 증착헤드(130b)는 서로 구분되어 공정이 진행되는 동안 성막가스(소스가스, 혼합가스)가 섞이는 것을 방지하게 할 수 있다.

예를 들어, 제1 증착헤드(130a)와 제2 증착헤드(130b) 사이에는 에어 커튼(air curtain)의 형성을 위한 커튼 가스를 공급하는 제1 커튼 노즐(135)이 형성될 수 있다.

이에 따라, 본 발명에 따르면, 단일한 챔버 내에서 피처리체를 성막하기 위한 원자층 증착 방법(atomic layer deposition; ALD)과 화학반응을 이용하는 화학 기상 증착법(chemical vapor deposition; CVD)이 동시에 진행될 수 있다.

또한, 제1 증착헤드(130a)에서도 제1 노즐(131)과 제2 노즐(132)의 사이에는 에어커튼의 형성을 위한 커튼 가스를 공급하는 제2 커튼 노즐(137)이 형성될 수 있다.

이에 따라, 제1 노즐(131)과 제2 노즐(132) 사이 가스 간 혼합 이상반응을 방지할 수 있다.

커튼가스 공급부(160)에서 공급된 커튼 가스는 커튼가스 개폐 밸브(165)의 개폐에 의해 제1 및 제2 커튼 노즐(135, 137)에 각각 공급될 수 있다.

세정가스 밸브부(140)는 제1 증착헤드(130a)와 상기 제2 증착헤드(130b) 중 적어도 어느 하나의 증착헤드에 세정가스를 공급하기 위하여 개폐되는 것이다.

세정가스 밸브부(140)는 중앙 제어유닛(central control unit, CCU)에 의해 제어되어 챔버 내부에서 진행되는 공정의 진행 순서에 맞게 개폐가 조절될 수 있다.

세정가스 밸브부는(140)는, 제1 증착헤드(130a)로의 세정가스의 공급여부를 결정하는 제1 세정가스 밸브(141)와 제2 증착헤드(130b)로의 세정가스의 공급여부를 결정하는 제2 세정가스 밸브(143)를 포함한다.

제1 세정가스 밸브(141)는 세정가스 공급탱크(121)에 연결된 세정가스 공급배관(123)으로부터 분기된 제1 연결관(125)에 배치되고, 제2 세정가스 밸브(143)는 세정가스 공급탱크(121)에 연결된 세정가스 공급배관(123)으로부터 분기된 제2 연결관(127)에 배치된다.

상기 세정가스 밸브부(140)는 제1 증착헤드(130a)와 제2 증착헤드(130b) 중 어느 하나의 증착헤드에 세정가스를 선택적으로 공급하기 위하여 개폐될 수 있다.

예를 들어, 도 3과 같이, 제1 증착헤드(130a)의 제1 노즐(131)에 공급되는 제1 소스가스가 반응 소스이고, 제2 증착헤드(130b)의 제3 노즐(133)에 공급되는 제2 소스가스가 반응가스일 경우, 제1 증착헤드(130a)는 오염이 되고, 제2 증착헤드(130b)는 오염이 되지 않을 수 있다.

이때, 제2 세정가스 밸브(143)를 폐쇄하고, 제1 세정가스 밸브(141)를 개방하여 제1 증착헤드(130a)만 집중적으로 세정할 수 있다.

또한, 도 4와 같이 제1 노즐(131)에서 질화공정을 수행하고, 제3 노즐(133)에서 혼합가스가 공급되는 화학 기상 증착(chemical vapor deposition; CVD) 공정이 수행되는 경우, 제1 증착헤드(130a)는 오염이 되지 않고, 제2 증착헤드(130b)는 오염이 될 수 있다.

이때, 제1 세정가스 밸브(141)를 폐쇄하고, 제2 세정가스 밸브(143)를 개방하여 제2 증착헤드(130b)만 집중적으로 세정할 수 있다.

또한, 도 5와 같이 세정가스 밸브부(140)는, 제1 증착헤드(130a)와 제2 증착헤드(130b)에 세정가스를 동시에 공급하도록 제1 및 제2 세정가스 밸브(141, 143)를 개방할 수 있다.

예를 들어, 제1 증착헤드(130a)를 통해 원자층 증착공정(ALD)이 진행되고, 제2 증착헤드(130b)를 통해 화학 기상 증착공정(CVD)이 동시에 진행될 수 있다. 또한, 제1 증착헤드(130a)의 제1 노즐(131)에 공급되는 제1 소스가스가 반응 소스이고, 제2 증착헤드(130b)의 제3 노즐(133)에 공급되는 제2 소스가스가 반응가스일 경우에도, 제1 증착헤드(130a)는 오염이 되고, 제2 증착헤드(130b) 역시 오염이 발생될 수 있다.

이때, 제1 세정가스 밸브(141)와 제2 세정가스 밸브(143)를 동시에 개방하여 제1 증착헤드(130a)와 제2 증착헤드(130b)를 동시에 세정할 수 있다.

배기부(150)는 세정가스와 잔존된 소스가스와 혼합가스를 챔버 외부로 배기하는 것이다.

배기부(150)는 제1 노즐(131)에 인접하여 배치된 제1 배기부(151), 제2 노즐(132)에 인접하여 배치된 제2 배기부(155) 및 제2 증착헤드(130b)의 제3 노즐(133)에 인접하여 배치된 제3 배기부(153)를 포함한다.

배기부(150) 역시 중앙 제어유닛(central control unit, CCU)에 의해 제어되어 챔버 내부에서 진행되는 공정의 진행 순서에 맞게 개폐가 조절될 수 있다.

도 3과 같이, 제1 증착헤드(130a)의 제1 노즐(131)이 세정가스를 공급하기 위하여 개방되는 경우, 제1 배기부(151)만 개방되거나, 제1 및 제2 배기부(151, 155) 모두 개방될 수 있다.

즉, 제1 증착헤드(130a)만 집중적으로 세정되는 경우, 제1 배기부(151)만 개방하여 잔류하는 소스가스를 제거하면서 제1 노즐(131)을 세정할 수 있으나, 제1 배기부(151)와 제2 배기부(155) 모두 개방하여 잔류하는 소스가스를 제거하면서 제1 및 제2 노즐(131, 132) 모두를 세정할 수 있다.

또한, 도 4와 같이 화학 기상 증착공정(CVD) 중 제2 증착헤드(130b)의 제3 노즐(133)이 클리닝 가스를 공급하기 위하여 개방되는 경우, 제3 배기부(153)가 개방되어 챔버 내에 잔류하는 혼합가스가 제거되면서 제3 노즐(133)이 세정될 수 있다.

또한, 도 5와 같이 제1 증착헤드(130a)의 제1 노즐(131) 및 제2 증착헤드(130b)의 제3 노즐(133)이 세정가스를 공급하기 위하여 동시 개방되는 경우, 제2 배기부(155)가 개방되어 제1 및 제3 노즐(131, 133)에서 공급된 세정가스가 제2 배기부(155)로 향하는 기류가 형성된다. 이 기류는 챔버 내에 잔류하는 소스가스를 제거함은 물론 제2 노즐(132)를 세정한다. 이 경우, 제1 및 제3 노즐(131, 133)이 세정되도록 제1 및 제3 배기부(151, 155) 역시 개방할 수 있음은 물론이다.

이에, 본 발명에 따르면, 오염이 예상되는 부분만을 선택하여 집중적으로 세정함으로써 공정시간을 단축시킬 수 있으며, 각 증착헤드에 세정가스를 동시에 공급하고 제2 배기구를 개방함으로써 제2 노즐을 집중적으로 세정할 수 있다.

이하, 본 발명에 따른 증착 방법을 설명한다.

본 발명에 따른 증착 방법은, 소스가스와 세정가스를 공급하는 제1 증착헤드(130a)와 소스가스, 혼합가스 및 세정가스를 공급하는 제2 증착헤드(130b)를 포함하는 증착헤드(130)를 통해 피처리체를 성막 처리하는 증착 방법이다.

우선, 증착 방법은 소스가스의 공급에 의해 성막하는 방법과 혼합가스 공급에 의해 성막하는 방법 중 어느 하나의 방법을 선택하는 단계를 가진다.

즉, 원자층 증착공정(ALD)과 화학 기상 증착공정(CVD) 중 어느 하나의 증착 공정을 선택할 수 있다.

그러나, 제1 증착헤드(130a)를 통해 원자층 증착공정(ALD)이 진행되고, 제2 증착헤드(130b)를 통해 화학 기상 증착공정(CVD)이 동시에 진행될 수 있음은 물론이다.

다음으로, 소스가스의 공급에 의해 성막하는 방법, 즉 원자층 증착공정(ALD)이 선택되면, 소스가스를 주입하여 피처리체를 성막 처리하는 단계를 가지게 된다.

성막 처리하는 단계는, 성막가스 공급부(110)에 설치된 개폐 밸브(115)의 조절에 의해 제1 소스가스를 주입하는 제1 주입단계와 성막가스 공급부(110)에 설치된 개폐 밸브(115)의 조절에 의해 제2 소스가스를 주입하는 제2 주입단계를 포함한다.

제1 주입단계에서 제1 소스가스는 제1 증착헤드(130a)의 제1 노즐(131)로 공급되고, 제2 주입단계에서 제2 소스가스는 제1 증착헤드(130a)의 제2 노즐(132)로 공급될 수 있다.

또한, 제1 주입단계에서, 제1 소스가스는 제1 증착헤드(130a)의 제1 노즐(131)로 공급되고, 제2 주입단계에서 제2 소스가스는 제2 증착헤드(130b)의 제3 노즐(133)로 공급될 수 있다.

다음으로, 세정가스를 공급하여 세정하는 단계를 거치게 된다.

세정하는 단계는, 제1 및 제2 주입단계가 각각 진행되는 중 또는 후에 세정가스 밸브부(140)를 열어 세정가스를 주입하는 단계와 배기부(150)를 열어 잔존된 제1 및 제2 소스가스를 제거하면서 증착헤드(130)를 세정하는 단계를 포함한다.

세정하는 단계에서, 제1 증착헤드(130a)의 제1 노즐(131)이 세정가스를 공급하기 위하여 개방되는 경우, 제1 배기부(151)만이 개방되거나, 제1 및 제2 배기부(151, 155) 모두 개방될 수 있다.

제1 배기부(151) 만이 개방되는 경우, 제1 노즐(131)만이 세정될 수 있으며, 제1 및 제2 배기부(151, 155) 모두 개방되는 경우, 제1 및 제2 노즐(131, 132) 모두 세정될 수 있다.

또한, 제1 주입단계에서, 제1 소스가스는 제1 증착헤드(130a)의 제1 노즐(131)로 공급되고, 제2 주입단계에서 제2 소스가스는 제2 증착헤드(130b)의 제3 노즐(133)로 공급되는 경우의 세정하는 단계에서,

제1 및 제3 노즐(131, 133) 중 적어도 어느 하나의 노즐로 세정가스가 공급되기 위하여 개방되는 경우, 상기 제1 노즐에 인접한 제1 배기부(151)와 상기 제3 노즐에 인접한 제3 배기부(153) 중 적어도 어느 하나가 개방되어 잔존하는 소스가스를 제거하면서 제1 및 제3 노즐(131, 133) 중 적어도 어느 하나의 노즐을 세정할 수 있다.

또한, 제1 및 제3 노즐(131, 133) 모두로 세정가스가 공급되는 경우, 제2 노즐(132)의 확실한 세정을 위하여 제2 배기부(155)만을 개방할 수 있다.

소스가스의 공급에 의해 성막하는 방법과 혼합가스 공급에 의해 성막하는 방법 중 어느 하나의 방법을 선택하는 단계에서, 혼합가스 공급에 의해 성막하는 방법, 즉 화학 기상 증착공정(CVD)이 선택될 수 있다.

이 경우, 혼합가스를 주입하여 상기 피처리체를 성막 처리하는 단계와 세정가스를 공급하여 챔버 내부를 세정하는 단계를 거치게 된다.

이때, 혼합가스는 제2 증착헤드(130b)의 제3 노즐(133)을 통해 공급되며, 제1 노즐(131)에서는 질화공정을 수행하게 되어, 제1 증착헤드(130a)는 오염이 되지 않고, 제2 증착헤드(130b)는 오염이 될 수 있다.

즉, 제2 세정가스 밸브(143)를 열어 제3 노즐(133)로 세정가스가 공급되며, 제3 노즐(133)에 인접한 제3 배기부(153)를 열어 잔존하는 혼합가스를 제거하면서 제3 노즐(133)을 세정할 수 있다.

한편, 제1 증착헤드(130a)를 통해 원자층 증착공정(ALD)이 진행되고, 제2 증착헤드(130b)를 통해 화학 기상 증착공정(CVD)이 동시에 진행될 수 있다.

이 경우에는 제1 세정가스 밸브(141)와 제2 세정가스 밸브(143) 모두를 개방하고, 제1 내지 제3 배기부(151, 153, 155) 모두를 개방하여, 잔존하는 소스가스와 혼합가스를 제거하면서 제1 내지 제3 노즐(131, 132, 133)을 세정할 수 있다.

또한, 동시 공정의 경우, 제2 노즐(132)의 확실한 세정을 위하여 제2 배기부(155)만을 개방할 수 있다.

이상, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.

100: 증착 장치
110: 성막가스 공급부
120: 세정가스 공급부
130: 증착헤드
140: 세정가스 밸브부
150: 배기부
160: 커튼가스 공급부

Claims

개폐 밸브가 설치되며, 챔버 내부로 소스가스와 혼합가스를 선택적으로 공급하는 성막가스 공급부;
챔버 내부로 세정가스를 공급하는 세정가스 공급부;
상기 소스가스와 상기 세정가스를 공급하는 제1 증착헤드와 상기 소스가스, 상기 혼합가스 및 상기 세정가스를 공급하는 제2 증착헤드를 포함하는 증착헤드;
상기 세정가스와 잔존된 소스가스와 혼합가스를 상기 챔버 외부로 배기하는 배기부; 및
상기 제1 증착헤드와 상기 제2 증착헤드 중 적어도 어느 하나의 증착헤드에 상기 세정가스를 공급하기 위하여 개폐되는 세정가스 밸브부;를 포함하고
상기 세정가스 밸브부는,
제1 증착헤드로의 세정가스의 공급여부를 결정하는 제1 세정가스 밸브; 및
제2 증착헤드로의 세정가스의 공급여부를 결정하는 제2 세정가스 밸브;를 포함하는 증착 장치.
삭제
제1항에 있어서,
상기 제1 증착헤드는,
제1 소스가스 및 세정가스를 공급하는 제1 노즐; 및
제2 소스가스를 공급하는 제2 노즐;을 포함하는 증착 장치.
제1항에 있어서,
상기 제2 증착헤드는,
상기 혼합가스 및 상기 세정가스를 공급하는 제3 노즐을 포함하는 증착 장치.
제1항에 있어서,
상기 제1 증착헤드와 제2 증착헤드 사이에 배치되어 커튼 가스를 공급하는 제1 커튼 노즐을 더 포함되는 증착 장치.
제3항에 있어서,
상기 제1 증착헤드는 상기 제1 노즐과 상기 제2 노즐 사이에 배치되어 커튼 가스를 공급하는 제2 커튼 노즐을 더 포함하는 증착 장치.
제3항에 있어서,
상기 배기부는,
상기 제1 노즐에 인접한 제1 배기부;
상기 제2 노즐에 인접한 제2 배기부; 및
상기 제2 증착헤드에 인접한 제3 배기부;를 포함하는 증착 장치.
제1항에 있어서,
상기 세정가스 밸브부는 제1 증착헤드와 상기 제2 증착헤드 중 어느 하나의 증착헤드에 상기 세정가스를 선택적으로 공급하기 위하여 개폐되는 증착 장치.
제1항에 있어서,
상기 세정가스 밸브부는, 상기 제1 증착헤드와 상기 제2 증착헤드에 상기 세정가스를 동시에 공급하기 위하여 개방되는 증착 장치.
제7항에 있어서,
상기 제1 증착헤드의 제1 노즐이 상기 세정가스를 공급하기 위하여 개방되는 경우, 상기 제1 배기부만이 개방되거나, 제1 및 제2 배기부 모두 개방되는 증착 장치.
제7항에 있어서,
상기 제2 증착헤드의 제3 노즐이 상기 세정가스를 공급하기 위하여 개방되는 경우, 상기 제3 배기부가 개방되는 증착 장치.
제7항에 있어서,
상기 제1 증착헤드의 제1 노즐 및 제2 증착헤드의 제3 노즐이 상기 세정가스를 공급하기 위하여 동시 개방되는 경우, 상기 제2 배기부가 개방되는 증착 장치.
소스가스와 세정가스를 공급하는 제1 증착헤드와 상기 소스가스, 혼합가스 및 상기 세정가스를 공급하는 제2 증착헤드를 포함하는 증착헤드를 통해 피처리체를 성막 처리하는 증착 방법에 있어서,
소스가스의 공급에 의해 성막하는 방법과 혼합가스 공급에 의해 성막하는 방법 중 어느 하나의 방법을 선택하는 단계;
상기 소스가스의 공급에 의해 성막하는 방법이 선택되면, 소스가스를 주입하여 상기 피처리체를 성막 처리하는 단계; 및
세정가스를 공급하여 세정하는 단계;를 포함하며,
상기 성막 처리하는 단계는, 가스 공급부에 설치된 개폐 밸브를 열고 제1 소스가스를 주입하는 제1 주입단계; 및
가스 공급부에 설치된 개폐 밸브을 열고 제2 소스가스를 주입하는 제2 주입단계;를 포함하고,
상기 세정하는 단계는, 상기 제1 및 제2 주입단계가 각각 진행되는 중 또는 후에 세정가스 밸브부를 열어 세정가스를 주입하는 단계; 및
배기부를 열어 잔존된 제1 및 제2 소스가스를 제거하면서 증착헤드를 세정하는 단계;를 포함하는 증착 방법.
제13항에 있어서,
상기 제1 주입단계에서 상기 제1 소스가스는 제1 증착헤드의 제1 노즐로 공급되고, 상기 제2 주입단계에서 상기 제2 소스가스는 제1 증착헤드의 제2 노즐로 공급되는 증착 방법.
제13항에 있어서,
상기 제1 주입단계에서, 상기 제1 소스가스는 제1 증착헤드의 제1 노즐로 공급되고, 상기 제2 주입단계에서 상기 제2 소스가스는 제2 증착헤드의 제3 노즐로 공급되는 증착 방법.
제14항에 있어서,
상기 세정하는 단계에서,
상기 제1 증착헤드의 제1 노즐이 상기 세정가스를 공급하기 위하여 개방되는 경우, 상기 제1 노즐에 인접한 제1 배기부만이 개방되거나, 상기 제1 배기부 및 상기 제2 노즐에 인접한 제2 배기부 모두 개방되는 증착 방법.
제15항에 있어서,
상기 세정하는 단계에서, 제1 및 제3 노즐 중 적어도 어느 하나의 노즐로 상기 세정가스가 공급되기 위하여 개방되는 경우, 상기 제1 노즐에 인접한 제1 배기부와 상기 제3 노즐에 인접한 제3 배기부 중 적어도 어느 하나가 개방되는 증착 방법.
제13항에 있어서,
상기 혼합가스의 공급에 의해 성막하는 방법이 선택되면, 혼합가스를 주입하여 상기 피처리체를 성막 처리하는 단계; 및
세정가스를 공급하여 챔버 내부를 세정하는 단계;를 더 포함하는 증착 방법.
제18항에 있어서,
상기 혼합가스는 제2 증착헤드의 제3 노즐을 통해 공급되는 증착 방법.
제19항에 있어서,
상기 세정하는 단계에서, 제2 세정가스 밸브를 열어 상기 제3 노즐로 상기 세정가스가 공급되며, 제3 노즐에 인접한 제3 배기부를 열어 잔존하는 혼합가스를 제거하면서 상기 제3 노즐을 세정하는 증착 방법.